鉆井過程中保護(hù)油氣層

鉆井過程中的保護(hù)油氣層技術(shù)鉆井過程中防止油氣層損害是保護(hù)油氣層系統(tǒng)工程的第一個(gè)工程環(huán)節(jié)。其目的是交給試油或采油部門一口無損害或低損害、固井質(zhì)量?jī)?yōu)良的油氣井。油氣層損害具有累加性，鉆井中對(duì)油氣層的損害不僅影響油氣層的發(fā)現(xiàn)和油氣井的初期產(chǎn)量，還會(huì)對(duì)今后各項(xiàng)作業(yè)損害油層的程度以及作業(yè)效果帶來影響。因此搞好鉆井過程中的保護(hù)油氣層工作，對(duì)提高勘探、開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益至關(guān)重要，必須把好這一關(guān)。第一節(jié)鉆井過程中造成油氣層損害原因分析一．鉆井過程中油氣層損害原因鉆開油氣層時(shí)，在正壓差、毛管力的作用下，鉆井液的固相進(jìn)入油氣層造成孔喉堵塞，其液相進(jìn)入油氣層與油氣層巖石和流體作用，破壞油氣層原有的平衡，從而誘發(fā)油氣層潛在損害因素，造成滲透率下降。鉆井過程中油氣層損害原因可以歸納為以下五個(gè)方面。1．鉆井液中分散相顆粒堵塞油氣層圖5-1鉆井液中固相對(duì)地層滲透率的影響1）固相顆粒堵塞油氣層鉆井液中存在多種固相顆粒，如膨潤(rùn)土、加重劑、堵漏劑、暫堵劑、鉆屑和處理劑的不溶物及高聚物魚眼等。鉆井液中小于油氣層孔喉直徑或裂縫寬度的固相顆粒，在鉆井液有效液柱壓力與地層孔隙壓力之間形成的壓差作用下，進(jìn)入油氣層孔喉和裂縫中形成堵塞，造成油氣層損害。損害的嚴(yán)重程度隨鉆井液中固相含量的增加而加?。▓D5-1），特別是分散得十分細(xì)的膨潤(rùn)土的含量影響最大。其損害程度與固相顆粒尺寸大小、級(jí)配及固相類型有關(guān)。固相顆粒侵入油氣層的深度隨壓差增大而加深。圖5-1鉆井液中固相對(duì)地層滲透率的影響2） 乳化液滴堵塞油氣層對(duì)于水包油或油包水鉆井液，不互溶的油水二相在有效液柱壓力與細(xì)固相含量，%地層孔隙壓力之間形成的壓差作用下，可進(jìn)入油氣層的孔隙空間形成油-水段塞；連續(xù)相中的各種表面活性劑還會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)層巖心表面的潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)，造成油氣層損害。細(xì)固相含量，%2．鉆井液濾液與油氣層巖石不配伍引起的損害鉆井液濾液與油氣層巖石不配伍誘發(fā)以下五方面的油氣層在損害因素。是產(chǎn)生微粒運(yùn)1）水敏低抑制性鉆井液濾液進(jìn)入水敏油氣層，引起粘土礦物水化、膨脹、分散移的損害源之一。是產(chǎn)生微粒運(yùn)2）鹽敏濾液礦化度低于鹽敏的低限臨界礦化度時(shí)，可引起粘上礦物水化、膨脹、分散和運(yùn)移。當(dāng)濾液礦化度高于鹽敏的高限臨界礦化度，亦有可能引起粘土礦物土水化收縮破裂，造成微粒堵塞。3） 堿敏高pH值濾液進(jìn)入堿敏油氣層，引起堿敏礦物分散、運(yùn)移堵塞及溶蝕結(jié)垢。4）澗濕反轉(zhuǎn)當(dāng)濾液含有親油表面活性劑時(shí)，這些表面活性劑就有可能被親水巖石表面吸附，引起油氣層孔喉表面潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)，造成油氣層油相滲透率降低。5）表面吸附

濾液中所含的部分處理劑被油氣層孔隙或裂縫表面吸附；縮小孔喉或孔隙尺寸。3．鉆井液濾液與油氣層流體不配伍引起的損害鉆井液濾液與油氣層流體不配伍可誘發(fā)油氣層潛在損害因素，產(chǎn)生以下五種損害1）無機(jī)鹽沉淀濾液中所含無機(jī)離子與地層水中無機(jī)離子作用形成不溶于水的鹽類，例如含有大量碳酸根、碳酸氫根的濾液遇到高含鈣離子的地層水時(shí)，形成碳酸鈣沉淀。2）形成處理劑不溶物當(dāng)?shù)貙铀牡V化度和鈣、鎂離子濃度超過濾液中處理劑的抗鹽和抗鈣鎂能力時(shí)，處理劑就會(huì)鹽析而產(chǎn)生沉淀。例如腐植酸鈉遇到地層水中鈣離子，就會(huì)形成腐植酸鈣沉淀。3）發(fā)生水鎖效應(yīng)特別是在低孔低滲氣層中最為嚴(yán)重。4）形成乳化堵塞特別是使用油基鉆井液、油包水鉆井液、水包油鉆井液時(shí)，含有多種乳化劑的濾液與地層中原油或水發(fā)生乳化，可造成孔道堵塞。5）細(xì)菌堵塞濾液中所含的細(xì)菌進(jìn)入油氣層，如油氣層環(huán)境適合其繁殖生長(zhǎng)，就有可能造成喉道堵塞。4．相滲透率變化引起的損害鉆井液濾液進(jìn)入油氣層，改變了井壁附近地帶的油氣水分布，導(dǎo)致油相滲透率下降，增加油流阻力。對(duì)于氣層，液相（油或水）侵入能在儲(chǔ)層滲流通道的表面吸附而減小氣體滲流截面積，甚至使氣體的滲流完全喪失，即導(dǎo)致“液相圈閉”。5．負(fù)壓差急劇變化造成的油氣層損害中途測(cè)試或負(fù)壓差鉆井時(shí)，如選用的負(fù)壓差過大，可誘發(fā)油氣層速敏，引起油氣層出砂圖5-2地層圖5-2地層滲透二、鉆井過程中影響油氣層損害程度的工程因素鉆井過程損害油氣層的嚴(yán)重程度不僅與鉆井液類型和組分有關(guān)，而且隨鉆井液固相和液相與巖石、地層流體的作用時(shí)間和侵入深度的增加而加劇。影響作用時(shí)間和侵入深度主要是工程因素，這些因素可歸納為以下四個(gè)方面。l壓差壓差是造成油氣層損害的主要因素之一。通常鉆井液的濾失量隨壓差的增大而增加．因而鉆井液進(jìn)入油氣層的深度和損害油氣層的嚴(yán)重程度均隨正壓差的增加而增大（圖5-2），此外，當(dāng)鉆井液有效液柱壓力超過地層破裂壓力或鉆井液在油氣層裂縫中的流動(dòng)阻力時(shí)，鉆井液就有可能漏失至油氣層深部，加劇對(duì)油氣層的損害。負(fù)壓差可以阻止鉆井液進(jìn)入油氣層，減少對(duì)油氣層損害，但過高的負(fù)壓差會(huì)引起油氣層出砂、裂縫性地層的應(yīng)力敏感和有機(jī)垢的形成，反而會(huì)對(duì)油氣層產(chǎn)生損害。

壓差過高對(duì)油氣層損害的危害已被國(guó)內(nèi)外許多實(shí)例所證實(shí)。美國(guó)阿拉斯加普魯?shù)禄魹秤吞镝槍?duì)油井產(chǎn)量進(jìn)行過調(diào)研，其結(jié)論是：在鉆井過程中，由于超平衡壓力條件下鉆井促使固相或液相侵入油氣層，滲透率下降10?75%。2．浸泡時(shí)間當(dāng)油氣層被鉆開時(shí)，鉆井液固相或?yàn)V%，比害損02468損害時(shí)間，h200%，比害損02468損害時(shí)間，h200液在壓差作用下進(jìn)入油氣層，其進(jìn)入數(shù)量和深度及對(duì)油氣層損害的程度均隨鉆井液浸泡油氣層時(shí)間的增長(zhǎng)而增加（圖5—3）浸泡時(shí)間對(duì)油氣層損害程度的影響不可忽視。3．環(huán)空返速圖5-3地層氣層的壓差亦隨之增高，損害加劇。環(huán)空返速越大，鉆井液對(duì)井壁泥餅的沖蝕越嚴(yán)重，因此，鉆井液的動(dòng)濾失量隨環(huán)空返速的增高而增加（圖5-4），鉆井液固相和濾液對(duì)油氣層侵入深度及損害程度亦隨之增加。此外，鉆井液當(dāng)量密度隨環(huán)空返速增高而增加，因而鉆井液對(duì)油4．鉆井液性能鉆井液性能好壞與油氣層損害程度高低緊密相關(guān)。因?yàn)殂@井液固相和液相進(jìn)入油氣層的深度及損害程度均隨鉆井液靜濾失量、動(dòng)濾失量、HTHP濾失量的增大和泥餅質(zhì)量變差而增加。鉆井過程中起下鉆、開泵所產(chǎn)生的激動(dòng)壓力隨鉆井液的塑性粘度和動(dòng)切力增大而增加。此外，井壁坍塌壓力隨鉆井液抑制能力的減弱而增加，維持井壁穩(wěn)定所需鉆井液密度就要隨之增高，若坍塌層與油氣層在一個(gè)裸眼井段，且坍塌壓力又高于油氣層壓力，則鉆井液液柱壓力與油氣層壓力之差隨之增高，就有可能使損害加重。在各種特殊軌跡的井眼（定向井、叢式井、水平井、大位移井、多目標(biāo)井等）的鉆井作業(yè)中，鉆井液性能的優(yōu)劣對(duì)油氣層損害的間接影響更加顯著，除了上述已」初始濾失區(qū)I864218642011110000h2merLm，率速失濾動(dòng)O-CD-1增加。鉆井過程中起下鉆、開泵所產(chǎn)生的激動(dòng)壓力隨鉆井液的塑性粘度和動(dòng)切力增大而增加。此外，井壁坍塌壓力隨鉆井液抑制能力的減弱而增加，維持井壁穩(wěn)定所需鉆井液密度就要隨之增高，若坍塌層與油氣層在一個(gè)裸眼井段，且坍塌壓力又高于油氣層壓力，則鉆井液液柱壓力與油氣層壓力之差隨之增高，就有可能使損害加重。在各種特殊軌跡的井眼（定向井、叢式井、水平井、大位移井、多目標(biāo)井等）的鉆井作業(yè)中，鉆井液性能的優(yōu)劣對(duì)油氣層損害的間接影響更加顯著，除了上述已」初始濾失區(qū)I864218642011110000h2merLm，率速失濾動(dòng)O-CD-1。D=250S-12°D=200St3°D=150S-i4°D=100S-i5。D=50S-1G □50inm150經(jīng)闡述的鉆井液的流變性、濾失性和抑制性外，鉆井液的攜帶能力和潤(rùn)滑性能直接 圖5-4影響著進(jìn)入油氣層井段后作業(yè)時(shí)間的長(zhǎng)短，不合理的鉆井液攜帶能力和潤(rùn)滑性能將使鉆井液對(duì)油氣層的浸泡時(shí)間延長(zhǎng)，使油氣層損害加劇。第二節(jié)保護(hù)油氣層的鉆井液技術(shù)鉆井液是石油工程中最先與油氣層相接觸的工作液，其類型和性能好壞直接關(guān)系到對(duì)油氣層的損害程度，因而保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù)是搞好保護(hù)油氣層工作的首要技術(shù)環(huán)節(jié)。我國(guó)通過“七五”攻關(guān)和“八五”、“九五”推廣應(yīng)用與發(fā)展，保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù)已從初級(jí)階段（僅控制進(jìn)入油氣層的鉆井液密度、濾失量和浸泡時(shí)間）、進(jìn)入到比較高級(jí)的階段。針對(duì)不同類型油氣層基本形成了系列的保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù)。一、保護(hù)油氣層對(duì)鉆井液的要求鉆開油氣層鉆井液不僅要滿足安全、快速、優(yōu)質(zhì)、高效的鉆井工程施工需要，而且要滿足保護(hù)油氣層的技術(shù)要求。通過多年的研究，可將這些要求歸納為以下幾個(gè)方面。1．鉆井液密度可調(diào)，滿足不同壓力油氣層近平衡壓力鉆井的需要我國(guó)油氣層壓力系數(shù)從0.4到2.87，部分低壓、低滲、巖石堅(jiān)固的油氣層，需采用負(fù)壓差鉆進(jìn)來減少對(duì)油氣層的損害，因而必須研究出從空氣到密度為3.0g/cm3的不同類型鉆井液才能滿足各種需要。2．鉆井液中固相顆粒與油氣層滲流通道匹配鉆井液中除保持必需的膨潤(rùn)土、加重劑、暫堵劑等外，應(yīng)盡可能降低鉆井液中膨潤(rùn)土和無用固相的含量。依據(jù)所鉆油氣層的孔喉直徑，選擇匹配的固相顆粒尺寸大小、級(jí)配和數(shù)量，用以控制固相侵入油氣層的數(shù)量與深度。此外，還可以根據(jù)油氣層特性選用暫堵劑；在油井投產(chǎn)時(shí)再進(jìn)行解堵。對(duì)于固相顆粒堵塞會(huì)造成油氣層嚴(yán)重?fù)p害且不易解堵的外，鉆開油氣層時(shí)，應(yīng)盡可能采用無固相或無膨潤(rùn)土相鉆井液。3．鉆井液必須與油氣層巖石相配伍對(duì)于中、強(qiáng)水敏性油氣層應(yīng)采用不引起粘土水化膨脹的強(qiáng)抑制性鉆井液，例如氯化鉀鉆井液、鉀銨基聚合物鉆井液、甲酸鹽鉆井液、兩性離子聚合物鉆井液、陽離子聚合物鉆井液、正電膠鉆井液、油基鉆井液和油包水鉆井液等。對(duì)于鹽敏性油氣層，鉆井液的礦化度應(yīng)控制在兩個(gè)臨界礦化度之間。對(duì)于堿敏性油氣層、鉆井液的pH值應(yīng)盡可能控制在7?8；如需調(diào)控pH值，最好不用燒堿作為堿度控制劑，可用其它種類的、對(duì)油氣層損害程度低的堿度控制劑，對(duì)于非酸敏油氣層，可選用酸溶處理劑或暫堵劑。對(duì)于速敏性油氣層、應(yīng)盡量降低壓差和嚴(yán)防井漏。采用油基或油包水鉆井液、水包油鉆井液時(shí)，最好選用非離子型乳化劑，以免發(fā)生潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)等。4．鉆井液濾液組分必須與油氣層中流體相配伍確定鉆井液配方時(shí)，應(yīng)考慮以下因素：濾液中所含的無機(jī)離子和處理劑不與地層中流體發(fā)生沉淀反應(yīng)；濾液與地層中流體不發(fā)生乳化堵塞作用；濾液表面張力低，以防發(fā)生水鎖作用；濾液中所含細(xì)菌在油氣層所處環(huán)境中不會(huì)繁殖生長(zhǎng)。5．鉆井液的組分與性能都能滿足保護(hù)油氣層的需要所用各種處理劑對(duì)油氣層滲透率影響小。盡可能降低鉆井液處于各種狀態(tài)下的濾失量及泥餅滲透率，改善流變性，降低當(dāng)量鉆井液密度和起下管柱或開泵時(shí)的激動(dòng)壓力。此外；鉆井液的組分還必須有效地控制處于多套壓力層系裸眼井段中的油氣層可能發(fā)生的損害。二、鉆開油氣層的鉆井液類型為了達(dá)到上述對(duì)保護(hù)油氣層的鉆井液要求，減少對(duì)油氣層的損害，通過多年努力，我國(guó)已形成三大類十一種用于鉆開油氣層的鉆井液。1．水基鉆井液由于水基鉆井液具有成本低，配置處理維護(hù)較簡(jiǎn)單、處理劑來源廣、可供選擇的類型多、性能容易控制等優(yōu)點(diǎn)，并具有較好的保護(hù)油氣層效果，因此是國(guó)內(nèi)外鉆開油氣層的常用鉆井液體系。按其組分與使用范圍又可分為如下六種。1）無固相清潔鹽水鉆井液此種鉆井液不含膨潤(rùn)土和其它人為加入的固相。其密度靠加入不同數(shù)量和不同種類的可溶性鹽進(jìn)行調(diào)節(jié)，其密度可在1.0?2.30g/cm3范圍內(nèi)（表5-1）；加入對(duì)油氣層無損害（或低損害）的聚合物來控制其濾失量和粘度；為了防腐，應(yīng)加入對(duì)油氣層不發(fā)生損害或損害程度低的緩蝕劑。無固相清潔鹽水鉆井液可以大大降低固相堵塞損害和水敏損害，但僅適用于套管下至油氣層頂部，油氣層為單一壓力體系的裂縫性油層或強(qiáng)水敏油層。此種鉆井液已在長(zhǎng)慶、中原、華北、遼河等油田個(gè)別井上使用，取得較好效果。由于此種鉆井液具有成本高、工藝復(fù)雜、對(duì)處理劑要求苛刻、固控設(shè)備要求嚴(yán)格、腐蝕較嚴(yán)重和易發(fā)生漏失等問題，故很少用作鉆井液，只在射孔液與壓井液中使用較為廣泛。2）水包油鉆井液水包油鉆井液是將一定量油分散于水或不同礦化度鹽水中，形成以水為分散介質(zhì)、油為分散相的無固相水包油鉆井液。其組分除油和水外，還有水相增粘劑，主、輔乳化劑。其密度可通過調(diào)節(jié)油水比和加入不同數(shù)量和不同種類的可溶性鹽來調(diào)節(jié)，最低密度可達(dá)0.89g/cm3。水包油鉆井液的濾失量和流變性能可通過在油相或水相中加入各種低損害的處理劑來調(diào)節(jié)，此種鉆井液特別適用于技術(shù)套管下至油氣層頂部的低壓、裂縫發(fā)育、易發(fā)生漏失的油氣層。此種鉆井液已成功地用于遼河靜北古潛山油藏新疆火燒山和夏子街油田。3）無膨潤(rùn)土?xí)憾滦途酆衔镢@井液此種鉆井液由水相、聚合物和暫堵劑固相粒子組成。其密度依據(jù)油氣層孔隙壓力，采用不同種類和加量的可溶性鹽來調(diào)節(jié)（但需注意不要誘發(fā)鹽敏）。其流變性能通過加入低損害聚合物和高價(jià)金屬離子來調(diào)控，濾失量可通過加入各種與油氣層孔喉直徑相匹配的暫堵劑來控制，這些暫堵劑在油氣層中形成內(nèi)泥餅．阻止鉆井液中固相或?yàn)V液繼續(xù)侵入。此種鉆井液在使用過程中必須加強(qiáng)固控工作，減少無用固相的含量。我國(guó)現(xiàn)有的暫堵劑按其可溶性和作用原理可分為四類。（1） 酸溶性暫堵劑：常用的有細(xì)目或超細(xì)目碳酸鈣、碳酸鐵等能溶于酸的固相顆粒。油井投產(chǎn)時(shí)，可通過酸化消除油氣層井壁內(nèi)、外泥餅而解除這種固相堵塞。此類暫堵劑不宜用于酸敏油氣層。（2） 水溶性暫堵劑：常用的有細(xì)目或超細(xì)目氯化鈉和硼酸鹽等。它僅適用于加有鹽抑制劑與緩蝕劑的飽和鹽水體系。所用飽和鹽水要根據(jù)所配體系的密度大小加以選擇。例如，低密度體系用硼酸鹽飽和鹽水或其它低密度鹽水作基液，體系密度為1.03?1.20g/cm3。氯化鈉鹽粒加入到密度1.20g/cm3飽和鹽水中，其密度范圍為1.2?1.56g/cm3。選用高密度體系時(shí)，需選用氯化鈣、溴化鈣和溴化鋅飽和鹽水，然后再加入氯化鈣鹽粒，密度可達(dá)1.5?2.3g/cm3。此類暫堵劑可在油井投產(chǎn)時(shí)，用低礦化度水溶解各種鹽粒解堵。（3） 油溶性暫堵劑：常用的為油溶性樹脂，按其作用可分為兩類：一類是脆性油溶性樹脂，它主要用作架橋粒子。這類樹脂有油溶性聚苯乙烯，在鄰位或?qū)ξ簧嫌型榛〈姆尤渲?、二聚松香酸等。另一類是可塑性油溶性樹脂，它的微粒在壓差下可以變形，在使用中作為填充粒子。這類油溶性樹脂有乙烯-醋酸乙烯樹脂，乙烯-丙烯酸脂等。此類暫堵劑可由地層中產(chǎn)出的原油或凝析油溶解而解堵，也可注入柴油或親油的表面活性劑加以溶解而解堵。（4） 單向壓力暫堵劑：常用有改性纖維素或各種粉碎為極細(xì)的改性果殼、改性木屑等。此類暫堵劑在壓差作用下進(jìn)入油氣層，以其與油氣層孔喉直徑相匹配的顆粒堵塞孔喉。當(dāng)油氣井投產(chǎn)時(shí)，油氣層壓力大于井內(nèi)液柱壓力，在反方向壓差作用下，將單向壓力暫堵劑從孔喉中推出、實(shí)現(xiàn)解堵。上述各類暫堵劑依據(jù)油氣層特性可以單獨(dú)使用，亦可聯(lián)合使用。無膨潤(rùn)土?xí)憾滦豌@井液通常只宜使用在技術(shù)套管下至油氣層頂部，而且油氣層為單一壓力系統(tǒng)的井。此種鉆井液盡管有許多優(yōu)點(diǎn)，但成本高，使用條件較苛刻，故在實(shí)際鉆井過程中使用不多。我國(guó)遼河油田稠油先期防砂井、古潛山裂縫性油田和中原與長(zhǎng)慶低壓低滲油田所鉆的井上使用過此類鉆井液。4）低膨潤(rùn)土聚合物鉆井液膨潤(rùn)土對(duì)油氣層會(huì)帶來危害，但它能給鉆井液提供所必需的流變性和低的濾失量，并可減少鉆井液所需處理劑加量，降低鉆井液成本。此類鉆井液的特點(diǎn)是盡可能降低了其中膨潤(rùn)土的含量，使其既能使鉆井液獲得安全鉆進(jìn)所必須的性能，又能對(duì)油氣層不產(chǎn)生較大的損害。鉆井液與油氣層的配伍性及所必須的流變性能與濾失性能可通過選用不同種類的聚合物和暫堵劑來達(dá)到。此類鉆井液已在我國(guó)華北、二連、中原、長(zhǎng)慶、四川、江漢等油田低壓低滲油氣層或碳酸鹽裂縫性油氣層的部分井中使用，取得較好效果。5）改性鉆井液我國(guó)大部分井均采用長(zhǎng)段裸眼鉆開油氣層，技術(shù)套管沒能封隔油氣層以上地層，為了減少對(duì)油氣層的損害，在鉆開油氣層之前，對(duì)鉆井液進(jìn)行改性，使其與油氣層特性相匹配，不誘發(fā)或少誘發(fā)油氣層潛在損害因素，其改性途徑為：（1）降低鉆井液中膨潤(rùn)土和無用固相含量，調(diào)節(jié)固相顆粒級(jí)配。（2）按照所鉆油氣層特性調(diào)整鉆井液配方，盡可能提高鉆井液與油氣層巖石和流體的配伍性。（3）選用合適類型的暫堵劑及加量。（4）降低靜、動(dòng)、HTHP濾失量，改善流變性與泥餅質(zhì)量。此種鉆井液在國(guó)內(nèi)外廣泛被用作鉆開油氣層的鉆井液，因?yàn)樗某杀镜?，?yīng)用工藝簡(jiǎn)單，對(duì)井身結(jié)構(gòu)和鉆井工藝沒有特殊要求，對(duì)油氣層損害程度較低。華北油田在岔12與39斷塊、寧50-20與50-29區(qū)塊、路30井上使用改性鉆井液，完井后測(cè)試結(jié)果表明屬于輕微損害。6）正電膠鉆井液這是一類用混合金屬氫氧化物（MixedMetalHydroxide,簡(jiǎn)稱MMH）處理的鉆井液，其保護(hù)儲(chǔ)層的作用是在生產(chǎn)實(shí)踐中被發(fā)現(xiàn)的，正電膠鉆井液保護(hù)油氣層的機(jī)理僅有一些推測(cè)，大致上有以下幾個(gè)方面［1］：正電膠鉆井液特殊的結(jié)構(gòu)與流變學(xué)性質(zhì)。正電膠鉆井液通過正負(fù)膠粒極化水分子形成復(fù)合體，在毛細(xì)管中呈整體流動(dòng)，像一塊“豆腐塊”，很容易反排出來。它不同于其它鉆井液體系，其它鉆井液體系基本上是通過負(fù)電性穩(wěn)定鉆井液，鉆井液在流動(dòng)中，不同粒徑的顆?？蛇M(jìn)入不同大小的毛細(xì)管，直到卡死為止。這樣反排起來就很困難，造成滲透率不好恢復(fù)。華北油田與塔里木石油勘探開發(fā)指揮部都曾測(cè)定過鉆井液中的粒度分布，最后得出一致的結(jié)論，正電膠鉆井液中亞微米粒子很少。這一方面可能是抑制性所致，另一方面很有可能是亞微米粒子在形成復(fù)合體的過程中，已無法單獨(dú)存在了。正電膠對(duì)巖心中粘土顆粒膨脹的強(qiáng)烈的抑制作用。正電膠具有相當(dāng)強(qiáng)的抑制粘土膨脹的能力。這有利于穩(wěn)定巖心中毛細(xì)管的形態(tài)?！坝不钡拿?xì)管有利于液體的排出。整個(gè)鉆井液體系中分散相粒子的負(fù)電性減弱。正電膠鉆井液體系的負(fù)電性是較弱的。正電膠含量越高，體系越接近中性，惰性增強(qiáng)，有利于巖心中毛細(xì)管的穩(wěn)定。7） 甲酸鹽鉆井液甲酸鹽鉆井液是指以甲酸鉀和甲酸鈉為主要材料所配制的鉆井完井液，其基液的最高密度可達(dá)1.69g/cm3，可根據(jù)油氣層的壓力和鉆井完井液的設(shè)計(jì)要求予以調(diào)節(jié)，并且在高密度條件下，可以方便地實(shí)現(xiàn)低固相、低粘度。高礦化度的鹽水能預(yù)防大多數(shù)油氣層的粘土水化膨脹、分散運(yùn)移，同時(shí)，以甲酸鹽配制的鹽水不含鹵化物，不需緩蝕劑，腐蝕速率極低。由于能有效地實(shí)現(xiàn)低固相、低粘度、低油氣層損害、低腐蝕速率和低環(huán)境污染，是最近幾年發(fā)展較快的一種鉆井液體系。8） 聚合醇（多聚醇）鉆井液聚合醇鉆井液因鉆井液體系中使用聚合醇而得名。聚合醇保護(hù)油氣層的作用機(jī)理是：在濁點(diǎn)溫度以下，聚合醇與水完全互容，呈溶解態(tài)；當(dāng)體系溫度高于濁點(diǎn)溫度時(shí)，聚合醇以游離態(tài)分散在水中，這種分散相就可作為油溶性可變形粒子起封堵作用。由于聚合醇的濁點(diǎn)溫度與體系的礦化度、聚合醇的分子量有關(guān)，將濁點(diǎn)溫度調(diào)節(jié)到低于油氣層的溫度，就可以借助聚合醇在水中有濁點(diǎn)的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)保護(hù)油氣層的目的。9）屏蔽暫堵鉆井液當(dāng)長(zhǎng)裸眼井段中存在多套壓力層系地層時(shí)，例如：上部井段存在高孔隙壓力或處于強(qiáng)地應(yīng)力作用下的易坍塌泥巖層或易發(fā)生塑性變形的鹽膏層和含鹽膏泥巖層，下部為低壓油氣層；（2）多套低壓油氣層之間間互高孔隙壓力的易坍塌泥巖互層；（3）老油區(qū)因采油或注水而形成的過高壓差而引起的油氣層損害。因?yàn)橥谝粋€(gè)裸眼井段中，為了順利鉆井，鉆井液密度必須按裸眼井段中所存在最高孔隙壓力來確定，否則就會(huì)發(fā)生井塌等井下復(fù)雜情況，輕則增加鉆井時(shí)間，重則報(bào)廢井，而這樣做的結(jié)果又必然對(duì)低壓油氣層形成過高壓差。為了解決此技術(shù)難題，現(xiàn)已成功開發(fā)了屏蔽暫堵鉆井液技術(shù)。此類鉆井液將在本節(jié)第三部分中詳細(xì)介紹。2．油基鉆井液油基鉆井液包括油包水鉆井液。該類鉆井液以油為連續(xù)相，其濾液為油，能有效地避免油層的水敏作用，對(duì)油氣層損害程度低，并具備鉆井工程對(duì)鉆井液所要求的各項(xiàng)性能，是一種較好的鉆井液。但由于其成本高，對(duì)環(huán)境易發(fā)生污染，容易發(fā)生火災(zāi)等原因，使其在我國(guó)現(xiàn)場(chǎng)使用受到限制。油基鉆井液對(duì)油氣層仍然可能發(fā)生以下幾方面損害：使油層潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)，降低油相滲透率；與地層水形成乳狀液堵塞油層；油氣層中親油固相顆粒運(yùn)移和油基鉆井液中固相顆粒侵入等。因而在使用油基鉆井液時(shí)，應(yīng)通過優(yōu)選組分來降低上述損害。3．氣體類流體（或鉆井液）對(duì)于低壓裂縫油氣田、稠油油田、低壓強(qiáng)水敏或易發(fā)生嚴(yán)重井漏的油氣田及枯竭油氣田，其油氣層壓力系數(shù)往往低于0.8，為了降低壓差的損害，需實(shí)現(xiàn)近平衡壓力鉆井或負(fù)壓差鉆井。但上述兩大類鉆井液密度均難以滿足要求。氣體類流體以氣體為主要組分來實(shí)現(xiàn)低密度。該類流體可分為四種。1）空氣空氣流體是由空氣或天然氣、防腐劑、干燥劑等組成的循環(huán)流體。由于空氣密度最低，常用來鉆已下過技術(shù)套管的下部漏失地層，強(qiáng)敏感性油氣層和低壓油氣層。此種流體密度低、無固相和液相，從而減少對(duì)油氣層的損害。使用空氣鉆井，機(jī)械鉆速高，并能有效預(yù)防井漏對(duì)油氣層的損害。但該類流體的使用，受到井壁不穩(wěn)定，地層出水、井深等問題的限制。2）霧霧是由空氣、發(fā)泡劑、防腐劑和少量水混合組成的流體，是空氣鉆井中的一種過渡性工藝。即當(dāng)鉆遇地層流體進(jìn)入井中（其流量小于23.85m3/h）而不能再繼續(xù)采用空氣作為循環(huán)流體鉆進(jìn)時(shí)，可向井內(nèi)注入少量發(fā)泡液，使返出巖屑、空氣和液體呈霧狀，其壓力低，對(duì)油氣層損害程度低。但它亦與空氣一樣，使用范圍受限制。3）泡沫流體泡沫流體是由空氣（或氮?dú)饣蛱烊粴獾龋?、淡水或咸水、發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑等組成的密集細(xì)小氣泡，氣泡外表為強(qiáng)度較大的液膜包圍而成的一種氣—水型分散體系，它在較低速度梯度下有較高的表觀粘度；因而具有較好攜屑能力。使用泡沫流體鉆井，機(jī)械鉆速高，油氣層浸泡時(shí)間短，泡沫流體無固相，密度低（常壓下為0.032?0.065g/cm3）,因而對(duì)油氣層損害程度低。適用于低壓易發(fā)生漏失且井壁穩(wěn)定的油氣層。我國(guó)新疆、長(zhǎng)慶等油田均已成功地使用此類流體。長(zhǎng)慶油田在青1井首次在32053232m井段使用泡沫流體取心。但泡沫流體的使用受到許多條件的限制而沒有推廣應(yīng)用。4）充氣鉆井液充氣鉆井液以氣體為分散相、液相為連續(xù)相，并加入穩(wěn)定劑使之成為氣液混合均勻而穩(wěn)定的體系，用來進(jìn)行充氣鉆井。此種鉆井液經(jīng)過地面除氣器后，氣體從充氣鉆井液中脫出，液相再進(jìn)入鉆井泵繼續(xù)循環(huán)。充氣鉆井液密度低，最低可達(dá)0.6g/cm3，攜砂能力好，可用來鉆進(jìn)低壓易發(fā)生漏失的油氣層，實(shí)現(xiàn)近平衡壓力鉆井，減少壓差對(duì)油氣層的損害。遼河油田與新疆石油管理局分別在高升和火燒山使用充氣鉆井液鉆井，見到較好效果。充氣鉆井因成本高、工藝復(fù)雜，故目前僅在少數(shù)特殊情況下使用。三、屏蔽暫堵保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù)屏蔽暫堵保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù)（簡(jiǎn)稱屏蔽暫堵技術(shù)）是一項(xiàng)新技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)主要用來解決裸眼井段多壓力層系地層保護(hù)油氣層技術(shù)難題。即利用鉆進(jìn)油氣層過程中對(duì)油氣層發(fā)生損害的兩個(gè)不利因素（壓差和鉆井液中固相顆粒），將其轉(zhuǎn)變?yōu)楸Ｗo(hù)油氣層的有利因素，達(dá)到減少鉆井液、水泥漿、壓差和浸泡時(shí)間對(duì)油氣層損害的目的。屏蔽暫堵技術(shù)的技術(shù)構(gòu)思是利用油氣層被鉆開時(shí)，鉆井液液柱壓力與油氣層壓力之間形成的壓差，在極短時(shí)間內(nèi)，迫使鉆井液中人為加入的各種類型和尺寸的固相粒子進(jìn)入油氣層孔喉，在井壁附近形成滲透率接近于零的屏蔽暫堵帶。此帶能有效地阻止鉆井液、水泥漿中的固相和濾液繼續(xù)侵入油氣層，其厚度必須大大小于射孔彈射入深度（我國(guó)目前常用的射孔槍89槍能射穿400mm以上，102槍射孔深度超過700mm）,以便在完井投產(chǎn)時(shí)，通過射孔解堵。室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，粒度分布合理的顆粒有可能在不同滲透率的油氣層中形成滲透率接近于零的屏蔽暫堵帶。此帶滲透率隨壓差增加而下降（見表5-3），其厚度小于30mm，小于射孔彈射入深度。為了進(jìn)一步驗(yàn)證在實(shí)際鉆井過程中，屏蔽暫堵帶能否形成，此帶的真實(shí)厚度有多大。吐哈石油勘探開發(fā)指揮部在陵10-18井使用屏蔽暫暫鉆井液鉆開油層，并進(jìn)行取心。通過對(duì)取出巖心的檢測(cè)（見表5-4），屏蔽環(huán)的滲透率均小于1x10-3^m2，暫堵深度均在5.8mm至20.9mm之間，當(dāng)切除巖心的屏蔽環(huán)帶后，滲透率就可以恢復(fù)。形成滲透率接近零的薄屏蔽暫堵帶的技術(shù)要點(diǎn)：（1） 測(cè)定油氣層孔喉分布曲線及孔喉的平均直徑。（2） 按1/2?2/3孔喉直徑選擇架橋粒子（如超細(xì)碳酸鈣、單向壓力暫堵劑）的顆粒尺寸，使其在鉆井液中含量大于3%（可用粒度計(jì)檢測(cè)鉆井液中固相的顆粒粒分布和含量）。（3） 按顆粒直徑小于架橋粒子（約1/4孔喉直徑）選用充填粒子，其加量大于1.5%。（4） 加入可變形的粒子，如磺化瀝青、氧化瀝青、石蠟、樹脂等，加量一般1％~2％，粒徑與充填粒子相當(dāng)。變形粒子的軟化點(diǎn)應(yīng)與油氣層溫度相適應(yīng)。屏蔽暫堵技術(shù)具體實(shí)施方案見圖5-5。屏蔽暫堵技術(shù)適用于射孔完成井，此項(xiàng)技術(shù)已在全國(guó)3000多口井上推廣應(yīng)用，油井產(chǎn)量普遍得到提高。采用此項(xiàng)技術(shù)單井投入僅需再增加1?5萬元，但可在油井投產(chǎn)后較短時(shí)間內(nèi)通過所增產(chǎn)的原油來回收。近幾年，屏蔽暫堵技術(shù)已從常規(guī)的砂巖油藏延伸到特殊儲(chǔ)層：1） 裂縫儲(chǔ)層是一類不同于常規(guī)砂巖油藏的特殊儲(chǔ)層，其特殊性在于這類儲(chǔ)層的油氣滲流通道以裂縫為主，而鉆井液對(duì)儲(chǔ)層的損害不僅表現(xiàn)為對(duì)裂縫滲流通道的堵塞，而且鉆井液與裂縫面基巖接觸會(huì)對(duì)基巖造成損害（這種損害有可能延伸到地層深部，對(duì)產(chǎn)能的影響尤為嚴(yán)重）。針對(duì)這一損害特點(diǎn)研制的裂縫暫堵劑已在四川和吐哈入井使用，效果良好；2） 致密儲(chǔ)層是另一類不同于常規(guī)砂巖油藏的特殊儲(chǔ)層，這類儲(chǔ)層的特殊性在于基巖滲透率很低，濾液的侵入對(duì)這類儲(chǔ)層的產(chǎn)能有顯著影響，同時(shí)，濾液的侵入是借助毛管力的作油氣層孔喉大小及其屏蔽暫堵技術(shù)屏蔽暫堵技術(shù)而固揑設(shè)留曄止便用腌話加人暫借劑后而固揑設(shè)留曄止便用腌話加人暫借劑后人各種暫譜制方案圖用，是一種自發(fā)過程，即濾液與親水的儲(chǔ)層巖石一接觸就會(huì)自動(dòng)侵入儲(chǔ)層形成阻止儲(chǔ)層流體進(jìn)入井筒的液體屏障，造成儲(chǔ)層損害。因此，降低這類儲(chǔ)層的主要途徑是：一方面借助鉆井液的內(nèi)外泥餅控制濾失量，另一方面提高濾液粘度和降低鉆井液濾液的表面張力減少鉆井液濾液的侵入量；3） 砂巖灰?guī)r氣藏與常規(guī)砂巖油藏的不同點(diǎn)在于儲(chǔ)層流體是氣體，由于氣體的流動(dòng)粘滯系數(shù)遠(yuǎn)小于液體的粘滯系數(shù)，一旦液相在近井壁周圍形成阻止儲(chǔ)層流體進(jìn)入井筒的液體屏障（即水鎖效應(yīng)，又稱“液相圈閉”），儲(chǔ)層損害將很難消除，對(duì)這類儲(chǔ)層的保護(hù)重點(diǎn)是降低水鎖效應(yīng)、減少鉆井液濾液的侵入，即在使用屏蔽暫堵技術(shù)的同時(shí)，用表面活性劑降低氣-液-固界面的表面張力，通常親水型表面活性劑可將表面張力降到30dyn/cm以下，經(jīng)過優(yōu)選和復(fù)配后可以降得更低；4） 疏松砂巖稠油油藏的特殊性在于儲(chǔ)層巖石膠結(jié)性差，存在比較顯著的應(yīng)力敏感性，在實(shí)施屏蔽暫堵技術(shù)時(shí)，不僅要將鉆井液的分散相粒度分布調(diào)整到與儲(chǔ)層的孔喉分布相匹配，而且所使用的壓差應(yīng)盡量避免引起變化儲(chǔ)層的時(shí)候疏松應(yīng)力敏感。在實(shí)施油層保護(hù)技術(shù)時(shí)，許多實(shí)際的油藏類型并不都是單一類型，針對(duì)不同的儲(chǔ)層類型，將保護(hù)不同類型儲(chǔ)層的技術(shù)予以有機(jī)的組合，形成了近年來保護(hù)儲(chǔ)層鉆井液的一系列新技術(shù)。以致密碎屑巖裂縫氣藏為例，在考慮儲(chǔ)層保護(hù)鉆井液時(shí)，須同時(shí)面對(duì)氣藏、裂縫、致密，通過裂縫暫堵、降表面張力，并結(jié)合儲(chǔ)層改造，使川西致密碎屑巖裂縫氣藏的評(píng)價(jià)和開發(fā)取得了顯著的效益，進(jìn)而形成了針對(duì)川西致密碎屑巖裂縫氣藏的開發(fā)策略——保護(hù)與改造并舉。第三節(jié)保護(hù)油氣層的鉆井工藝技術(shù)鉆井過程中，針對(duì)鉆井工藝技術(shù)措施中影響油氣層損害因素，可以采取降低壓差，實(shí)現(xiàn)近平衡壓力鉆井，減少鉆井液浸泡時(shí)間，優(yōu)選環(huán)空返速，防止井噴井漏等措施來減少對(duì)油氣層的損害。一、建立四個(gè)壓力剖面，為井身結(jié)構(gòu)和鉆井液密度設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)地層孔隙壓力、破裂壓力、地應(yīng)力和坍塌壓力是鉆井工程設(shè)計(jì)和施工的基礎(chǔ)參數(shù)，依據(jù)上述四個(gè)壓力才有可能進(jìn)行合理的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定出合理的鉆井液密度，實(shí)現(xiàn)近平衡壓力鉆井，從而減少壓差對(duì)油氣層所產(chǎn)生的損害。通過十多年的努力，我國(guó)已經(jīng)建立起運(yùn)用地震層速度法、聲波時(shí)差法、dc指數(shù)法、RFT測(cè)井等方法求取地層孔隙壓力。采用Eaton法、Staphen法、Anderson法、聲波法、液壓試驗(yàn)法等來預(yù)測(cè)或?qū)崪y(cè)地層破裂壓力。運(yùn)用測(cè)井資料和實(shí)測(cè)地層巖石力學(xué)性能和破裂壓力來計(jì)算地應(yīng)力。再運(yùn)用以上綜合資料預(yù)測(cè)地層坍塌壓力和控制鹽膏層或含鹽膏泥巖塑性變形所需的壓力。二、確定合理井身結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)近平衡壓力鉆井的基本保證井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則有許多條，其中最重要的一條是滿足保護(hù)油氣層實(shí)現(xiàn)近平衡壓力鉆井的需要，因?yàn)槲覈?guó)大部分油氣田均屬于多壓力層系地層，只有將油氣層上部的不同孔隙壓力或破裂壓力地層用套管封隔，才有可能采用近平衡壓力鉆進(jìn)油氣層。如果不采用技術(shù)套管封隔，裸眼井段仍處于多壓力層系。當(dāng)下部油氣層壓力大大低于上部地層孔隙壓力或坍塌壓力時(shí)，如果用依據(jù)下部油氣層壓力系數(shù)確定的鉆井液密度來鉆進(jìn)上部地層，則鉆井中可能出現(xiàn)井噴、坍塌、卡鉆等井下復(fù)雜情況，使鉆井作業(yè)無法繼續(xù)進(jìn)行；如果依據(jù)上部裸眼段最高孔隙壓力或坍塌壓力來確定鉆井液密度，盡管上部地層鉆井工作進(jìn)展順利，但鉆至下部低壓油氣層時(shí)，就可能因壓差過高而發(fā)生卡鉆、井漏等事故，并且因高壓差而給油氣層造成嚴(yán)重?fù)p害。綜上所述，選用合理的井身結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)近平衡鉆進(jìn)油氣層的前題。但實(shí)際鉆井工程施工中，井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因經(jīng)濟(jì)效益或套管程序限制或井下壓力系統(tǒng)不清楚等多種原因，難以確保裸眼井段僅處于一套壓力系統(tǒng)之中。因而鉆進(jìn)多套壓力層系地層，如何搞好保護(hù)油氣層工作是一個(gè)技術(shù)難題，將在下面專題中討論。三、實(shí)現(xiàn)近平衡壓力鉆井，控制油氣層的壓差處于安全的最低值平衡壓力鉆井是指鉆井時(shí)井內(nèi)鉆井液柱有效壓力pd等于所鉆地層孔隙壓力pp,即壓差A(yù)p=pd—pp=0。此時(shí)，鉆井液對(duì)油氣層損害程度最小。鉆進(jìn)時(shí)P二P+P+AP二Pd ma w p （0丄丿式中p——鉆井液靜液柱壓力，MPa；mP——鉆井液環(huán)空流動(dòng)壓力，MPa；aApw——鉆井液中所含巖屑增加的壓力值，MPa；w起鉆時(shí)，如果不調(diào)整鉆井液密度，則(5—2)式中Pd'——井內(nèi)鉆井液柱有效壓力，MPa；ps——抽吸壓力，MPa。從式（5—2）清楚看出，當(dāng)鉆井液柱有效壓力大大小于地層孔隙壓力時(shí)，就可能發(fā)生井噴和井塌等惡性事故。因而，在實(shí)際鉆井作業(yè)中，為了既確保安全鉆進(jìn)，又盡可能將壓差控制在安全的最低值，往往采取近平衡壓力鉆進(jìn)，即井內(nèi)鉆井液靜液壓力略高于地層孔隙壓力，即H-p式中S——附加壓力系數(shù)；H——井深，m；P——鉆井液密度，g/cm3。依據(jù)多次反復(fù)科學(xué)運(yùn)算及多年現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證，原中國(guó)石油天然氣總公司頒發(fā)的“鉆井泥漿技術(shù)管理規(guī)定”中明確規(guī)定：鉆油氣層時(shí)S=0.05~0.10鉆氣層時(shí)S=0.07~0.15為了盡可能將壓差降至安全的最低限；對(duì)一般井來說，鉆進(jìn)時(shí)努力改善鉆井液流變性和優(yōu)選環(huán)空返速，降低環(huán)空流動(dòng)阻力與鉆屑濃度；起下鉆時(shí)，調(diào)整鉆井液觸變性，控制起鉆速度，降低抽吸壓力。對(duì)于地層孔隙壓力系數(shù)小于0.8的低壓油氣層，可依據(jù)實(shí)際的地層孔隙壓力，分別選用充氣鉆井、泡沫流體鉆井、霧流體或空氣鉆井，降低壓差，甚至可采用負(fù)壓差鉆井，減小對(duì)油氣層的損害。四、降低浸泡時(shí)間鉆井過程中，油氣層浸泡時(shí)間從鉆開油氣層開始直到固井結(jié)束，包括純鉆進(jìn)時(shí)間、起下鉆接單根時(shí)間、處理事故與井下復(fù)雜情況時(shí)間、輔助工作與非生產(chǎn)時(shí)間、完井電測(cè)、下套管及固井時(shí)間，為了縮短浸泡時(shí)間，減少對(duì)油氣層的損害，可從以下幾方面著手。采用優(yōu)選參數(shù)鉆井，并依據(jù)地層巖石可鉆性選用合適類型的牙輪鉆頭或PDC鉆頭及噴嘴，提高機(jī)械鉆速。采用與地層特性相匹配的鉆井液，加強(qiáng)鉆井工藝技術(shù)措施及井控工作，防止井噴、井漏、卡鉆、坍塌等井下復(fù)雜情況或事故的發(fā)生。提高測(cè)井一次成功率、縮短完井時(shí)間。加強(qiáng)管理，降低機(jī)修、組停，輔助工作和其它非生產(chǎn)時(shí)間。五、搞好中途測(cè)試為了早期及時(shí)發(fā)現(xiàn)油氣層，準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)油氣層的特性，正確評(píng)價(jià)油氣層產(chǎn)能。中途測(cè)試是一項(xiàng)最有效打開新區(qū)勘探局面、指導(dǎo)下一步勘探工作部署的技術(shù)手段。大量事實(shí)表明，只要在鉆井中采用與油氣層特性相匹配的優(yōu)質(zhì)鉆井波，中途測(cè)試就有可能獲得油氣層真實(shí)的自然產(chǎn)能。表5-6列舉某油田部分探井中途測(cè)試結(jié)果，除26井因鉆井液選配不妥，油層受到損害外，其它各井油氣層基本上沒有受到損害。1988?1994年，塔里木盆地29口重大油氣發(fā)現(xiàn)井中，有20口井是中途測(cè)試發(fā)現(xiàn)的。中途測(cè)試時(shí)，需依據(jù)地層特性選用負(fù)壓差。不宜過大，以防止油氣層微粒運(yùn)移或泥巖夾層坍塌。六、搞好井控、防止井噴井漏對(duì)油氣層的損害鉆井過程中一旦發(fā)生井噴就會(huì)誘發(fā)出大量油氣層潛在損害因素，如因微粒運(yùn)移產(chǎn)生速敏損害、有機(jī)垢或無機(jī)垢堵塞、應(yīng)力敏感損害、油氣水分布發(fā)生變化而引起相滲透率下降等，使油氣層遭受嚴(yán)重?fù)p害。如壓井措施不當(dāng)將加劇損害程度。因而鉆井過程應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行原中國(guó)石油天然氣總公司頒發(fā)的“石油與天然氣鉆井井控技術(shù)規(guī)定”，搞好井控工作。鉆進(jìn)油氣層過程中，一旦發(fā)生井漏，大量鉆井液進(jìn)入油氣層，造成固相堵塞；其液相與巖石或流體作用，誘發(fā)潛在損害因素。因而鉆進(jìn)易發(fā)生漏失的油氣層時(shí)，盡可能采用較低密度的鉆井液保持近平衡壓力鉆進(jìn)。亦可預(yù)先在鉆井液中加入能解堵的各種暫堵劑和堵漏劑來防漏。一旦發(fā)生漏失，盡量采用在完井投產(chǎn)時(shí)能用物理或化學(xué)解堵的堵漏劑進(jìn)行堵漏。七、鉆進(jìn)多套壓力層系地層所采用的保護(hù)油氣層鉆井技術(shù)前面已經(jīng)闡述我國(guó)許多裸眼井段仍然存在多套壓力層系，由于受到各種條件的制約，已不可能再下套管封隔油氣層以上地層，因而在鉆開油氣層時(shí)難以實(shí)行近平衡壓力鉆井，壓差所造成的油氣層損害難以控制。對(duì)此類地層可采取以下幾種方法減輕油氣層的損害，這些方法不一定是最佳的保護(hù)油氣層技術(shù)方案，但往往在經(jīng)濟(jì)效益上是可行的。（1）油氣層為低壓層，其上部存在大段易坍塌高壓泥巖層。對(duì)此類地層可依據(jù)上部地層坍塌壓力確定鉆井液密度，以確保井壁穩(wěn)定。為了減少對(duì)下部油氣層的損害，可在進(jìn)入油氣層之前，轉(zhuǎn)用與油氣層相匹配的屏蔽暫堵鉆井液。（2）裸眼井段上部為低壓漏失層或破裂壓力低的地層；下部為高壓油氣層，其孔隙壓力超過上部地層的破裂壓力。對(duì)此類地層，可在進(jìn)入高壓油氣層之前進(jìn)行堵漏，提高地層承壓能力，堵漏結(jié)束后進(jìn)行試壓，證明上部地層承受的壓力系數(shù)與下部地層相當(dāng)時(shí)，再鉆開下部油氣層，否則一旦用高密度鉆井液鉆開油氣層就可能發(fā)生井漏，誘發(fā)井噴，對(duì)油氣層產(chǎn)生損害。（3）多層組高坍塌壓力泥頁巖與多層組低壓易漏失油氣層相間。應(yīng)提高鉆井液抑制性，降低坍塌壓力，按此值確定鉆井液密度。為了減少對(duì)油氣層損害，應(yīng)盡可能提高鉆井液與油氣層配伍性，采用屏蔽暫堵保護(hù)油氣層鉆井液技術(shù)。多壓力層系地層有多種多樣，可參考上述原則來確定技術(shù)措施。八，調(diào)整井保護(hù)油氣層鉆井技術(shù)我國(guó)部分油氣田開采已進(jìn)入中、晚期。為了重新認(rèn)識(shí)油氣層，改善和提高開發(fā)效果，實(shí)現(xiàn)油氣田穩(wěn)產(chǎn)，需對(duì)已投入開發(fā)的油氣田，以開發(fā)新層系或井網(wǎng)調(diào)整為主要目的再鉆一批井，這些井稱為調(diào)整井。調(diào)整井的地層特性與油田勘探開發(fā)初期所鉆的探井、開發(fā)井相比、已經(jīng)發(fā)生較大變化。因而鉆調(diào)整井時(shí)所發(fā)生的油氣層的損害原因和防止損害措施亦有所改變。1．調(diào)整井地層特點(diǎn)和引起油氣層損害的主要原因分析由于長(zhǎng)期采油與注水，老油田油氣層特性主要發(fā)生下述變化。一是同一井簡(jiǎn)中形成多套壓力層系或低壓層。部分油氣層由于長(zhǎng)期采油或注采不平衡，造成孔隙壓力與破裂壓力大幅度下降；部分地層因注水蹩成高壓，其孔隙壓力甚至超過上覆壓力或同一井筒中另一組地層的破裂壓力；部分未投入開發(fā)的油氣層仍保持原始地層壓力。上述這些地層與井筒中原有高坍塌壓力地層、易發(fā)生塑性變形的鹽膏層或含鹽膏泥巖層組合形成多套壓力層系，這些地層的孔隙壓力或破裂壓力與原始?jí)毫ο啾认嗖钶^大。二是油氣層孔隙結(jié)構(gòu)，孔隙度、滲透率、巖石組成與結(jié)構(gòu)等均已發(fā)生變化。例如壓裂就會(huì)使油氣層裂縫增多，連通性發(fā)生改善等。三是油氣水分布發(fā)生變化，相滲透率亦隨之而改變。上述這些變化導(dǎo)致部分調(diào)整井鉆井液密度大幅度增高，鉆井過程中噴、漏、卡、塌不斷發(fā)生，而井漏大多發(fā)生在低壓油氣層中，對(duì)油氣層產(chǎn)生較大的損害。對(duì)于部分低壓層即使沒發(fā)生井漏，高的液柱壓力所形成的高壓差加劇了對(duì)油氣層的損害。高的液柱壓力還有可能超過低壓油氣層的破裂壓力而誘發(fā)裂縫，造成井漏。而另一部分調(diào)整井，由于地層孔隙壓力大幅度下降，油氣層連通性的改善，采用原有的水基鉆井液鉆進(jìn)，不斷發(fā)生井漏。部分油氣層甚至已經(jīng)無法采用密度大于1.0g/cm3的鉆井液鉆進(jìn)。綜上所述，井噴、井漏、高壓差等因素加劇了調(diào)整井鉆井過程中的油氣層損害程度。2．調(diào)整井保護(hù)油氣層鉆井技術(shù)調(diào)整井保護(hù)油氣層技術(shù)仍需依據(jù)已發(fā)生變化的油氣層特性，按照前兩節(jié)所闡述的原則進(jìn)行優(yōu)選。除此之外，還需依據(jù)調(diào)整井的特點(diǎn)采取一些特殊技術(shù)措施來減少對(duì)油氣層的損害。（1） 采用RFT、巖性密度測(cè)井、長(zhǎng)源距聲波測(cè)井或地層測(cè)試，電子壓力計(jì)測(cè)壓等方法，搞清調(diào)整井區(qū)地層孔隙壓力，建立孔隙壓力和破裂壓力曲線。（2） 對(duì)于裸眼段均為低壓層的井，可依據(jù)地層壓力選用與油氣層特性相配伍的各類低密度鉆井液，實(shí)現(xiàn)近平衡壓力鉆井，防止井漏。為了提高防漏效果，必要時(shí)可在鉆井液中加入單封和各種暫堵劑。（3） 如裸眼段是多壓力層系，高壓層是長(zhǎng)期注水引起的，則應(yīng)在鉆調(diào)整井之前，停注泄壓或控制注水量或停注停采。如個(gè)別地層壓力極高，可預(yù)先打泄壓井，降低地層壓力。（4）如果高壓層是原始的高壓油氣層，且裸眼段還存在壓力系數(shù)相差較大的低壓層、或高壓層的孔隙壓力超過其它地層破裂壓力，則應(yīng)通過設(shè)計(jì)合理井身結(jié)構(gòu)來解決，或者在鉆開低壓層后，進(jìn)行預(yù)防性堵漏，提高地層承壓能力，防止在鉆進(jìn)高壓層時(shí)因提高鉆井液密度而發(fā)生井漏。或在鉆高壓層后，進(jìn)入低壓層之前，往鉆井液中加入各種暫堵劑或堵漏劑，采取預(yù)防性的循環(huán)堵漏。如果漏層是油氣層，無論預(yù)防性堵漏或漏失后堵漏，所采用的堵漏劑都需采用在油井投產(chǎn)時(shí)能用物理或化學(xué)法進(jìn)行解堵的材料。第四節(jié)保護(hù)油氣層的固井技術(shù)固井的主要目的是在套管與井壁之間形成均勻完整封固良好的水泥環(huán)。油氣層套管固井是為了封隔各油氣水層及夾層，防止油氣水上竄，為各層組油氣層分別投產(chǎn)或進(jìn)行各項(xiàng)井下作業(yè)創(chuàng)造條件。固井是鉆井工程各項(xiàng)作業(yè)之中最為重要的作業(yè)之一，此項(xiàng)作業(yè)中的各項(xiàng)技術(shù)措施與油氣層是否受到損害及損害嚴(yán)重程度緊密相關(guān)。固井作業(yè)對(duì)油氣層的損害主要反映在固井質(zhì)量和水泥漿對(duì)油氣層損害程度兩個(gè)方面。一．固井質(zhì)量和保護(hù)油氣層之間的關(guān)系固井質(zhì)量的主要技術(shù)指標(biāo)是環(huán)空封固質(zhì)量。而環(huán)空的封固質(zhì)量直接影響油氣層在今后各項(xiàng)作業(yè)中是否會(huì)受到損害，其原因有以下幾點(diǎn)。（1）環(huán)空封固質(zhì)量不好，不同壓力系統(tǒng)的油氣水層相互干擾和竄流，易誘發(fā)油氣層中潛在損害因素，如形成有機(jī)垢，無機(jī)垢，發(fā)生水鎖作用，乳化堵塞，細(xì)菌堵塞，微粒運(yùn)移，相滲透率變化等，從而對(duì)投產(chǎn)的油氣層產(chǎn)生損害，影響產(chǎn)量。（2）環(huán)空封固質(zhì)量不好，當(dāng)油井進(jìn)行增產(chǎn)作業(yè)，注水，熱采等作業(yè)時(shí)，各種工作液就會(huì)在井下各層中竄流，對(duì)油氣層產(chǎn)生損害。如酸化壓裂液竄入未投產(chǎn)油氣層，而沒能及時(shí)反排，就會(huì)對(duì)該油氣層產(chǎn)生損害，注入水竄入未投產(chǎn)的水敏油氣層，就會(huì)使該層中巖石發(fā)生水化膨脹分散，從而影響有效滲透率，水的進(jìn)入亦改變了該層相滲透率等。（3）環(huán)空封固質(zhì)量不好，會(huì)使油氣上竄至非產(chǎn)層，引起油氣資源損失。（4）固井質(zhì)量不好易發(fā)生套管損壞和腐蝕，引起油氣水互竄，造成對(duì)油氣層的損害。綜上所述，固井質(zhì)量不好是對(duì)油氣層的最大損害，而且還會(huì)影響到油氣井生產(chǎn)全過程。二、水泥漿對(duì)油氣層損害原因分析固井作業(yè)中，在鉆井液和水泥漿有效液柱壓力與油氣層孔隙壓力之間產(chǎn)生的壓差作用下，水泥漿通過井壁被破壞的泥餅而進(jìn)入油氣層，對(duì)油氣層產(chǎn)生損害。水泥漿對(duì)油氣層產(chǎn)生損害的原因可歸納為以下三個(gè)方面。1．水泥漿中固相顆粒堵塞油氣層水泥漿中固相顆粒直徑較大，但粒徑5?30pm的仍占15%左右，多數(shù)砂巖孔喉直徑大于此值，因此在壓差作用下，這些顆粒仍能進(jìn)入油氣層孔喉中，堵塞油氣孔道。由于井壁有泥餅的存在（即使固井中采用沖洗液、泥餅刷、活動(dòng)套管等措施消除外泥餅。但仍不能消除其在井壁中的內(nèi)泥餅），根據(jù)資料報(bào)導(dǎo)，水泥漿